[發明專利]面向城市區域的極化四分量分解方法

無效

• 申請號: 201210228200.3
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN103529447A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院對地觀測與數字地球科學中心
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;張彬

技術領域

本發明涉及極化合成孔徑雷達圖像處理領域，特別涉及一種面向城市區域的極化四分量分解方法。

背景技術

極化合成孔徑雷達（Polarimetric?Synthetic?Aperture?Radar，POLSAR）作為合成孔徑雷達（SAR）新的發展方向，能夠通過發射和接收不同極化方式的電磁波，來探測地面目標對電磁波的調制特性。由于散射目標對不同極化方式的電磁波具有不同的調制作用，所以極化SAR可以獲得反映分辨單元散射特性的極化散射矩陣、Mueller矩陣或Stokes矩陣。極化散射矩陣將散射目標的能量特性、相位特性以及極化特性統一起來，相對完整地描述了散射目標的電磁散射特性。目標的極化特性與其形狀結構有著本質的聯系，可反映目標表面粗糙度、對稱性和取向等其他雷達參數不能提供的信息，是完整刻畫目標特性不可或缺的。隨著極化和高分辨測量技術的發展，分辨單元越小，每個分辨單元含有的散射中心的數目就越少，對目標的結構特性的刻畫就越細致清晰，將極化與高分辨技術結合的雷達目標識別成為復雜目標識別的一個重要分支，為更加深入地研究地物目標提供了重要的依據，極大地增強了成像雷達對目標信息的獲取能力。鑒于極化SAR信息在地表參數定量反演（如粗糙度、土壤水分和地面坡度等）方面具有突出的優勢和應用價值，極化SAR已成為定量遙感的研究熱點之一。從極化SAR圖像數據中，可以提取目標的極化散射特性，包括目標定向角（Orientation?Angle，OA）、散射類型、螺旋性、對稱性等，以細致地刻畫目標的特征，以及進一步實現全極化數據的分類、檢測和識別等其他應用，其中提取目標的散射特性的理論核心是目標極化分解。

目標分解理論（Target?Decomposition，TD）起源于Chandrasekhar各向異性粒子的光學散射理論（Chandrasekhar?1960），最早由Huynen提出，經過近30年的發展，各種目標分解的方法相繼產生，可分為兩大類：一類是針對目標散射矩陣的分解，此時要求目標的散射特征是確定的或穩態的，散射回波是相干的，故稱為相干目標分解；另一類是針對極化協方差矩陣、極化相干矩陣、Muller矩陣或Stokes矩陣的分解，此時目標散射可以是非確定的（或時變的），回波是非相干（或部分相干）的，故也稱為非相干目標分解。

非相干極化分解是基于對極化相干矩陣或者協方差矩陣分析的分解，其中主要的方法可以分為兩類：一是基于特征值的相干矩陣分解，即通過求解相干矩陣的特征值獲得散射熵、散射角與反熵參數，從而得到對相干矩陣的分解；另一類是基于物理模型的假設，將相干矩陣分解為由幾種基本散射模型組成的形式，其中Freeman與Durden將極化散射看作是表面散射、二面角散射與體散射三個基本的散射機制的組合，在此基礎上Yamaguchi等進一步將從體散射中分出一種稱為螺旋體的散射模型而將先前的極化三分量分解改進為極化四分量分解。其中，目標的相干矩陣T表示為：

T=T11T12T13T21T22T23T31T32T33---(1)]]>